JPH0368904A - プラスチック光伝送性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプラスチック光伝送性繊維に関し、さらに詳し
くは、たとえば、電気、電子の分野、自動車分野などに
好適に使用することのできる、光伝送損失の小さな、耐
熱性に優れたプラスチック光伝送性繊維に関する。

［従来技術と発明が解決しようとする課Ｂ］従来、光伝
送性繊維としては、石英などの無機ガラスで製造された
無機ガラス光伝送性繊維が、工業用、医療用、装飾用、
あるいは情報伝達用として、広く利用されている。

しかしながら、無機ガラス光伝送性繊維は、高価で重く
、また可撓性も劣るという問題点を有する。

そのため、無機ガラス光伝送性繊維に比較して曲げ応力
に強く、接続等の取り扱いか容易で、しかも安価である
プラスチック光伝送性繊維の開発が進められている。

このようなプラスチック光伝送性繊維は、般に光透過性
に優れた樹脂からなる芯材層と、この芯材層よりも小さ
な屈折率を有し、かつ透明性に優れた樹脂からなる鞘材
層とで構成されるのが望ましい。

そこで、たとえばフッ化ビニリデン共重合樹脂を鞘材層
に用いたプラスチック光伝送性ｍｔａが提案されている
（特開昭５２−１５４６４３号公報、特開昭５４−８０
７５８号公報参照）。

しかしながら、これらはその芯材層がポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）系樹脂であるので、耐熱性に劣り
、たとえば自動車のエンジン周囲の部材等に使用するこ
とかできない。

また、ポリカーボネート樹脂を芯材に用い、フッ化ビニ
リデンとテトラフルオロエチレンとの二元共重合体を鞘
材に用いたプラスチック光伝送性繊維も提案されている
（特開昭５７−４６２０４号公報）。

しかし、このものは光伝送損失か大きい問題点かある。

本発明の目的は、耐熱性に優れ、光伝送損失の小さなプ
ラスチック光伝送性繊維を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための本発明は、ポリカーボネート
からなる芯材層と、フッ化ビニリデンとテトラフルオロ
エチレンとヘキサフルオロプロピレンとの三元共重合体
からなる鞘材層とを有することを特徴とするプラスチッ
ク光伝送性繊維である。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

芯１Ｌ治 本発明のプラスチック光伝送性繊維における芯材層とし
て使用されるポリカーボネート樹脂としては、特に制限
かなく種々の種類のポリカーボネートを使用することが
できる。

もっともプラスチック光伝送繊維として好適なポリカー
ボネートとしては、その粘度平均分子量か１８，０００
〜２８．ロロ０、好ましくはｚｏ、ｏｏｏ〜２５．００
０の範囲内であることがのぞましい。

ここに言う粘度平均分子量は、２０°Ｃの塩化メチレン
溶液の比粘度ηｓｐを測定し、 式 ％式％） Ｃ：ポリカーボネート樹脂濃度（ｇ／又）および ［η　］　　＝　　１．２３Ｘ　　１０−５Ｍ　ｖ’　
　８コにより求めることができる。

ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量か特ニｚｏ、ｏ
ｏｏ〜２６，０００の範囲にあると、プラスチック光伝
送性ｍ維は充分な強度および良好な成形性を確保しなが
ら、透明性、屈折率、伝送損失などの光学的性質の向上
を確保することができる。

前記ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量を１８，０
００〜２８，０００の範囲内に調整するには、後述する
ポリカーボネート樹脂の製造において、ｐ　−ｔｅｒｔ
−ブチルフェノールなどの末端停止剤を添加すれば良い
。

さらに、前記ポリカーボネート樹脂からなる芯材層の屈
折率は、ビスフェノールＡ系ポリカーボネートの場合、
１．５８６である。

ｒＭ熱性の観点からすると、熱変形温度が１２０°Ｃ以
上であるポリカーボネート樹脂が好ましい ここで、熱変形温度とは、ＡＳ丁ＭＤ ６４８に準拠し、荷重４．６ｋｇ／ｃ１における測定値
を言う。

プラスチック光伝送繊維として好適なポリカーボネート
樹脂は、その分子量分市［１１ｗ／Ｍｎ（ＧＰＣ法）］
が通常２．０〜２．６の範囲内てあり、好ましくは２．
０〜２．４の範囲内である。

また、好適なポリカーボネート樹脂を得るには、製造時
に得られたポリマーをアセトンなどの溶媒で処理し、低
分子量成分［Ｍｖ　；　３，０００以下］や残留塩素な
どの不純物を出来るたけ少なくなるように除去しておく
のが良い。

本発明に好ましいポリカーボネート樹脂の具体例として
は、前記条件を満たす限り特に制限はないのであるか、
一般式 ％式％） て表わされ、前記一般式中のＲが て表わされる脂環族ポリカーボネートや、ジオキシ化合
物との共重合体も使用することかできる。

本発明における好ましいポリカーボネート樹脂は、 等で表わされる芳香族ポリカーボネート等を挙げること
ができる。

さらにまた、これらと４，４°−ジオキシジフェニルエ
ーテル、エチレングリコール、Ｐ−フェニレングリコー
ル、１．６−ヘキサンジオール等ので表わされる繰り返
し単位を有する芳香族ポリカーボネートである。

なお、本発明におけるポリカーボネート樹脂は、一部で
分岐する構造を有していても良い。

前記ポリカーボネート樹脂の製造法についても特に制限
があるわけではなく、たとえば、二価フェノールとホス
ゲンとの反応によるホスゲン法、二価フェノールとジフ
ェニルカーボネート等の炭酸エステルとの反応によるエ
ステル交換法等を好適に採用することかできる。

前記二価フェノールとしては、ハイドロキノン、４，４
°−ジオキシフェニル、ビス（ヒドロキシフェニル）ア
ルカン、ビス（ヒドロキシフェニル）シクロアルカン、
ビス（ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（ヒドロキ
シフェニル）スルフィト、ビス（ヒドロキシフェニル）
スルホン、および、これらの低級アルキル、ハロゲン等
の置換体を挙げることができる。

これらの二価フェノール中でも、２．２′−ビス（４−
ヒドロキシフェニル〉プロパン［以下、ビスフェノール
Ａと言うことがある。　］　、　］１．１−ビス４−ヒ
ドロキシフェニル）エタン、ｚ、２゛−ビス（４−ヒド
ロキシフェニル）−へキサフルオロプロパンなどである
のが好ましい。

また、これらの二価フェノールは、単体、あるいは混合
したものであってもよい。

量且１ 本発明では、鞘材層を形成する樹脂として、フッ化ビニ
リデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロ
ピレンとの三元共重合体を用いることが重要である。し
かもポリカーボネートで芯材層を形成したときに、鞘材
層として前記特定の三元共重合体を組み合わせることに
意義がある。

たとえば、芯材層としてポリメチルメタアクリレートを
使用した場合に、たとえ鞘材層として前記三元共重合体
を使用しても本発明の目的を達成することができない。

本発明ではこの三元共重合体の各成分の比率に特に制限
はないが、通常、フッ化ビニリデンが２０〜９０重量％
、テトラフルオロエチレンが５〜７０重量％、ヘキサフ
ルオロプロピレンか３〜６８重量％である。

なお、本発明においては、本発明の目的を阻害しない範
囲で、前記三元共重合体が、前記三種のモノマーユニッ
トの外に、少量のクロロトリフルオロエチレン、フルオ
ロアルキルビニルエーテル等の含フツ素オレフィンに由
来するモノマーユニット、メタクリル酸メチル、アクリ
ル酸メチル等のメタクリル酸エステル類やアクリル酸エ
ステル類に由来するモノマーユニット、酢酸ビニル等の
ビニルエステル類に由来する七ノマーユニットを含有し
ていても良い。

また、本発明における前記三元共重合体は、その屈折率
か、■、３０〜１．４１の範囲内にあるのか望ましい。

本発明における三元共重合体は、さらにその融点が１０
０〜２００℃の範囲内にあるのが望ましい、融点かこの
範囲内にあることにより良好な耐熱性が得られる。

なお、本発明における三元共重合体は、共重合組成比、
ランダム共重合、ブロック共重合などによりその結晶性
は大きく変わる。

しかし、本発明の目的に適するかぎり、結晶性には限定
されない。

したかって、前記融点としてはＤＳＣ測定において明ら
かな融点を示すものと、非常に小さな融解エネルギーを
示すものを含む。

さらに、前記三元共重合体は、その溶融流動性が良好で
あるのが望ましい。

前記三元共重合体は、公知の方法により、無機、有機の
過酸化物またはレドックス系触媒な用いた乳化重合方式
あるいは懸濁重合方式により２０〜２００気圧の加圧下
て製造することかできる。

±１と他 本発明のプラスチック光伝送性繊維は、必要に応して鞘
材層の外層としての保護層を有していてもよい。

この保護層は、前記鞘材層より耐熱性の高い樹脂で形成
するのが好ましい、このような保護層を形成することに
より、本発明の光伝送性繊維の耐熱性が向上する。

前記保護層に用いる樹脂としては、たとえば、ポリエス
テル、液晶性ポリエステル、ポリアミド、ポリ−４〜メ
チルペンテン−１、ポリフッ化ビニリデン、ポリアセタ
ール、ポリスルホン、ポリテトラメチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポ
リオキシメチレン、ポリブテン、ＡＢＳｍ脂。

ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、架橋ポ
リオレフィン等の所謂エンジニアリングプラスチック等
を挙げることかできる。また、芯材層として使用したポ
リカーボネート樹脂を使用することもできる。

また、プラスチック光ファイバーの耐久性を向上させる
ために、前記の保護層に使用する樹脂に、カーボンブラ
ック、タルク、シリカ、ガラス繊維、カーボン繊維、ポ
リアミド繊維などの充填剤を含有させることもできる。

梵Δ去並 本発明のプラスチック光伝送性１ａ雑は、コーティング
法によっても製造することができるのであるか、たとえ
ば次に説明する複合紡糸方法により製造するのか好まし
い。

まず、芯材層の原料としてポリカーボネート樹脂を、紡
糸ヘットを結合する溶融押出機に供給するとともに、同
じ紡糸ヘットに前記押出機と対向するように連結された
別の溶融押出機に、三元共重合体を鞘材層の原料として
供給する。そして紡糸ヘットの先端の紡糸口金から熔融
樹脂を、前記ポリカーボネート樹脂に前記三元共重合体
を被覆するようにして複合紡糸し、これを冷却しながら
引取機で引取って製品とするのである。

この製造方法においては、紡糸ヘットの温度を一般に２
４０〜２８０℃の範囲内にして複合紡糸するのかよい。

また、紡糸ヘッドの紡糸口金から引取機まての距ＡＩ（
エアーギャップ）を７００〜１　、：１００　ｍ　ｍに
して冷却しながら複合紡糸するとよい。

このようにすれば、外径変動が小さくて光伝送損失の小
さなプラスチックス光伝送性繊維を、常に安定して容易
に製造することかできるからである。

エアーギャップによる冷却は、室温での自然冷却てもよ
く、強制冷却てもよい、もっとも、複合紡糸においては
、紡糸口金から引取機までの間に冷却器を備えた紡糸筒
を設け、紡糸筒内を実質的な無風状態にするのか好まし
い。

このようにして製造されるプラスチック光伝送性繊維の
構成の一例を挙げれば、外径４００〜１．０００　ｇ　
ｍ、鞘材層の厚み５〜５０ＩＬｍである。

本発明のプラスチック光伝送性ａｍは、耐熱性に優れる
とともに光伝送損失か小さいので、これまでのプラスチ
ック光伝送性繊維てはその使用が不可能もしくは困難て
あった分野、たとえば電気、電子分野、自動車分野など
のセンサー手段や光通信手段としても好適に利用するこ
とかてきる。

［実施例］ 次に、実施例と比較例とに基いて本発明をさらに具体的
に説明する。

（実施例１） 芯材用樹脂としてビスフェノールＡから誘導される繰り
返し単位を有するポリカーボネートを、また鞘材用樹脂
としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘ
キサフルオロプロピレン三元共重合体（融点１１４°Ｃ
１屈折率１．３６）を、それぞれ２７０℃、２３０℃に
設定したスクリュー溶融押出機から同時にノズルロ径３
ｍｍφの紡糸口金を有する複合紡糸機の紡糸ヘットに供
給した。

次いてこれらの樹脂を紡糸口金から押出し、冷却して固
化させたのち、毎分２０ｍの速度で弓き取り、直径９８
０ｇｍの芯材層と厚み１０ＩＬの鞘材層からなるプラス
チック光伝送性ｍ！ｌを得た。

次にこのプラスチック光伝送性！ａ雄を２分割し、一方
を室温下に放置するとともに、残りの一方に１２０℃、
１５０時間の熱処理を施した。

これらの繊維について、波長６６０ｎｍにおける光伝送
損失を測定した（特開昭５８−７５０２号公報に記載さ
れた方法に準拠）。

これらの測定結果を第１表に示す。

（比較例１） 実施例１において、芯材の原料としてＰＭＭＡを用いた
こと、また芯材の押出機の設定温度を２４０℃としたこ
とを除いて実施例１と同様の条件で光伝送性繊維を製造
し、物性を評価した。

その結果を第１表に示す。

（比較例２） 鞘材としてポリ　４−メチルペンテン−１を用いたこと
、および鞘材の押出機の設定温度を３００℃としたこと
を除いて実施例１と同様にして光伝送性ｍ維を製造した
。

この繊維の物性は第１表に示すとおりである。

（比較例３） 鞘材としてフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレン
の二元共重合体を用いたこと、および鞘材の押出機の設
定温度を２４０℃としたこと以外は実施例１と同様にし
て光伝送性繊維を製造し、物性を測定した。その結果は
第１表に示すとおりである。

第１表によると、本発明の実施例１におけるプラスチッ
ク光伝送性ｍ雑は、常温と耐熱試験後における光伝送損
失かいずれも１，０００ｄＢ／ｋｍ以下てあり、少ない
光伝送損失（換言すると優れた光伝送性を備えている。

）と良好な耐熱性とを同時に備えている。

それに対して本発明の条件から外れる比較例１〜３の光
伝送性繊維は、常温における光伝送損失は１，０００　
ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍ以下と良好ではあるものの、耐熱試
験後におけるそれは１，０００　ｄ　Ｂ　／ｋｍを越え
ており、中には３，０００　ｄ　Ｂ　／　ｋ　ｍを越え
るものもある。

要するに、耐熱性と光伝送性のいずれかに欠けており、
バランスかとれていない。

［発明の効果］ 本発明によると、無機ガラス光ファイバーに比較して＋
ｌｈげ応力に強く、取り扱いか容易で、安価であること
に加えて、耐熱性に優れ自動ｄＬエンジンルームなと高
温部ての使用を可能にした。光伝送損失の小さなプラス
チック光伝送性繊維を提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリカーボネートからなる芯材層と、フッ化ビニ
   リデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロ
   ピレンとの三元共重合体からなる鞘材層とを有すること
   を特徴とするプラスチック光伝送性繊維。